认知的十字路口:乔纳森·d·科恩处理多任务的奥秘

为什么它是如此难以专注于两件事情呢?尽管经过数十年的研究,心理科学家并不确定。

在APS威廉·詹姆斯的奖地址在2018年APS年会在旧金山,普林斯顿大学的乔纳森·d·科恩讨论令人兴奋的证据,他带来了多任务处理的棘手的奥秘。

科恩,一心多用是交织在一起的人类强大的运动认知控制能力。我们人类有独特的能力“指导行为符合内部代表目标或意图,“尤其是当这样做”涉及到克服否则引人注目的反应倾向。“例如,当人类有挠痒的冲动,一个引人注目的响应趋势,他们可以使用认知控制来阻止自己抓。这种能力并不是出现在我们的任何其他动物,至少不是没有广泛的培训。然而,人们可以用一个单一的指令。

尽管我们使用认知控制能力极强,众所周知,人们在很多情况下表现不佳时试图同时完成两个任务,都需要精神集中。矛盾的是,在日常生活中,一心多用的壮举比比皆是:驾驶一辆车,一个人必须监控道路状况,接近车辆速度,有时转每分钟。熟练的司机可能会跟上所有这些因素虽然听播客,想着年轻的乘客的行为,甚至弃权抓痒。然而在其它情况下——例如,如果道路状况恶化——多任务具有挑战性的即使对经验丰富的司机。

早期作品在认知与心理过程自动控制对比发生自然难以抑制。了解如何阅读的人,例如,很难忽视文字的意义,证明了Stroop任务(见波斯纳&斯奈德,1975)。幼儿园教师和驾驶教练可以证明,自动过程,如阅读和驾驶不开始自动。它可以受控过程的实践成为自动的。

从1970年代开始,许多心理科学家利用电脑类比的中央处理单元(CPU)来解释“连续性约束”,使它很难同时做两个attention-intensive任务。然而,科恩是怀疑这个CPU的类比。毕竟,人类大脑的前额叶皮层包含大约300亿个神经元。“三百亿芯,你不能在同一时间做两个两位数的算术问题?”科恩问在旧金山。“这似乎不正确。”

如果,科恩开始怀疑,认知控制不是一个限制在大脑的处理能力,而是一种方式利用共同的认知表征的力量对理解复杂的信息是必要的吗?Stroop任务。当我们看到这个词红色的印在黄色的墨水,我们只看到一个对象,但这一件事有两个目的:它传达的信息一个颜色和一个词。整理这些数据,大脑需要一个控制信号,帮助我们决定哪些可能表示——语言或彩色——我们需要使用。如果我们的语言和彩色表示“继续”与此同时,我们可以说“rellow”或“是的”回应特鲁项目。认知控制可能类似于人类大脑的交通信号,裁判活动,防止“事故”发生时心理过程彼此相交吗?

科恩确信这些概念如何交叉影响交通流的问题在大脑中理解认知控制是关键。先前的模型源于多个资源理论的关注——包括APS的大卫·e·迈耶和David e . kiera模型和尼尔斯·a·Taatgen史诗和达里奥·d·称螺纹认知模式——已经开始解决这个问题。尽管如此,在科恩的估计,这些模型关键的问题没有回答:如何过境点的数量,或共享的频率表征在心理方面,影响整个系统的并行处理能力或控制的要求?与网络规模大小如何?或许最重要的是,如果这种交叉姿势问题,为什么他们存在吗?为什么不大脑构建等价的过街天桥和地道桥,允许不同的活动发生没有互相干扰吗?

利用计算机建模,科恩和他的团队构建网络,模拟条件下同时决策过程,奖励激励决策者选择正确的选项。团队设计他们的模型包括共享表示如科恩认为可能的假设存在于大脑。引入重叠20%负责决策的过程——一个图,科恩认为一个合理的估计路径重叠在人脑中基于我们目前的理解,从根本上限制了模型的多任务的能力。

“一旦约20%重叠,”科恩发现,“不管多大的网络是…有一个固定数量的最大进程[网络]。”科恩解释说,“60或1000或通过网络扩展一百万或一千亿…真的可以只做大约10到15件事为了最大化回报。“调整模型的一些基本假设,科恩的估计,降低了系统的多任务并发任务更少的能力,也许只有一个或两个,一个难题熟悉许多人努力多任务。科恩断言,认知控制不负责这个问题;相反,它是管理,确保任务份额表示,只有那些执行不会相互干扰。说,认知控制能力是有限的,就像归咎于消防员火:尽管他们常常看到火灾现场,他们不负责;他们有出来。

如果科恩是正确的,之间共享表示任务严重限制了多任务处理,并要求认知控制来管理它,为什么要这样的共享表征存在呢?不会有意义的进化赋予我们更高效的信息处理网络?当然大部分的大脑实际上更像,让我们在很多情况下多任务。

科恩建议在他奖地址共享任务之间的心理表征实际上创造了重要的认知优势:共享表示帮助我们学得更快,更有效率和更大的灵活性。在计算机科学中,尖端深度学习技术依赖于共享表示不能做更传统的算法,即允许程序概括和分类根据主题之间微妙的相似之处。

这不是一个完美的系统。科恩Stroop-style任务向观众展示使用,而共享表示允许我们快速学习新的任务,他们有时会妨碍我们。当被要求离开看到这个词红色的看到这个词绿色(小说任务)的同时命名的颜色词写(不匹配的颜色命名这个词本身),观众挣扎。在这种情况下,观众们被要求做两个任务,原则上,它应该可以做在同一时间——口头回应的颜色和手动回复这个词。然而,处理一词用于命名它使用相同的表示(即口头回应),这妨碍了口头回应的颜色。

这个问题原本是可以避免的,如果在学习手册应对这个词,表示使用了不同的命名。这样会花时间来开发专门的表示(一个过程就像学习阅读的耗时的工作,开车,或者使用乐谱演奏钢琴协奏曲)。科恩的观众,分享文字的表示允许可以学到一个新的任务很快但干扰引起的另一个任务(颜色命名)。认知控制”来解决这个问题,”科恩说,像一个交通信号,说,“不要试图同时做这两件事,否则你会惹上麻烦。”

理解认知控制和共享表征之间的密切关系,科恩说,对其他问题在《心理科学》都有影响,可以更清楚的认识到控制和自动处理之间的差异,受控过程的轨迹变得自动化,是旧知识可以干扰新的学习。当然,他会给你带来心理研究者更近一步了解为什么一个器官一样强大人类的大脑是如此该半岛体育官方网址入口死的坏在一次做两件事。

参考

波斯纳,m . I。&斯奈德,c . r . r . (1975)。注意和认知控制。在r . Solso(主编),信息处理和认知:罗耀拉研讨会。山谷,台北:Erlbaum。